TWM506723U - 輪胎胎紋偵測及警示系統 - Google Patents

Description

輪胎胎紋偵測及警示系統

本創作係關於一種主動式的輪胎胎紋偵測警示系統，主要是以光電元件及電子電路組合而成的胎紋磨損感測器偵測輪胎胎紋磨耗情形，當胎紋磨損感測器偵測到輪胎的環狀磨損顏色層或磨耗極限深度時，即將磨耗訊號傳至控制盒，並經由控制盒處理運算後，將作動訊號傳至儀錶板的警示裝置，而警示裝置以警示燈及聲音提醒或警告駕駛人更換該輪胎，避免因輪胎胎紋深度不足而發生爆胎甚至交通事故。

近年來因車輛輪胎爆胎而引起的交通事故不斷的發生，而輪胎爆胎的原因之中，輪胎胎紋不足是一個很重要的因素。

中華民國訂有明確的規範，自2014年1月1日起，將輪胎胎紋深度納入各類車輛申請牌照檢驗、定期檢驗、臨時檢驗之檢驗項目之一，並以各類車輛輪胎胎紋深度是否已磨耗至胎面磨耗指示點作為檢驗標準。

依據中華民國國家標準CNS 1431汽車用外胎(輪胎)標準及CNS 4959卡客車用翻修輪胎標準規定，胎面磨耗指示點係標示輪胎胎面溝紋磨耗至距胎紋溝槽底1.6公釐處之記號，而輪胎胎紋如磨耗至該指示點時，即表示輪胎胎紋深度不足1.6公釐，應即更換該輪胎。

輪胎胎紋不足時，會降低輪胎的磨擦力及抓地力且雨天時排 水性不佳，容易產生打滑失控狀況，並且容易發生爆胎，影響行車安全。

車輛駕駛人通常習慣將車輛交由車輛保修廠負責保養維修，絕大多數的車輛駕駛人往往會疏忽了行車前需檢查的輪胎胎紋深度，因此需有一能主動於輪胎胎紋磨耗至胎面磨耗指示點(距胎紋溝槽底1.6公釐)時，提醒或警告駕駛人更換該輪胎的輪胎胎紋偵測及警示系統。

為有一能主動於輪胎胎紋磨耗至胎面磨耗指示點時主動提醒或警告駕駛人，專利案201336702揭示以一導線與一控制器組成之輪胎監測裝置，其將控制器裝配於輪圈或氣嘴內，並自控制器連接導線於輪胎胎面磨耗指示點處以構成迴路，直至輪胎磨耗至輪胎胎面磨耗指示點後將導線磨斷而使迴路斷路，此時控制器將發送一訊號至顯示器，提醒駕駛人更換輪胎。然而原理雖可行，但控制器與導線分別位於輪圈與輪胎，勢必無法順利的從事輪圈與輪胎拆卸與安裝工作。

另一專利證書號M466033揭示一新型輪胎磨損標誌，其是在輪胎胎面內不同深度及不同位置埋設同一形狀及色彩，亦可為不同形狀及色彩之標誌，使輪胎在使用過程中而磨損後，依次顯露出所埋設之形狀及色彩，做為輪胎磨損程度之提示，進而達到警示使用者必需更換該輪胎。然而，該磨損標誌需以目測方式檢視來判定，但絕大多數的車輛駕駛人會因其習慣與惰性而疏忽了行車前需檢視的輪胎磨耗狀態，因此仍需有一主動式的輪胎胎紋偵測及警示系統，以輔助駕駛人偵測輪胎胎紋磨耗情形。

有鑑於上述經驗及習得知識，本創作係提供一種使用光電元件及電子電路所組成的胎紋磨損感測器偵測輪胎胎紋磨耗情形，並能於胎 紋磨耗至極限時，主動以警示燈及聲音提醒或警告駕駛人更換輪胎的輪胎胎紋偵測及警示系統，以達避免車輛因輪胎胎紋深度不足而爆胎甚至發生交通事故之目的。

本創作之輪胎胎紋偵測及警示系統，包含一輪胎、一胎紋磨損感測器、一控制盒、一警示裝置。

在本創作之實施例中，輪胎為裝置於車輪的輪圈上，係一環狀磨損顏色層輪胎，其環狀磨損顏色層輪胎係自胎面磨耗指示點以下深度埋設一具有厚度且單一顏色之顏色層，並以車輪中心點為圓心繞行一圈以形成一環狀顏色層的輪胎。

在本創作之實施例中，胎紋磨損感測器係光電元件及電子電路所組成，裝配於輪胎上方並與胎面垂直，且以支架固定於避震器，使偵測距離不隨車身高低起伏而改變，且為因應駕駛人對輪胎規格及胎紋厚度需求之不同，胎紋磨損感測器具有依胎面磨耗指示點為基準的歸零調整功能，而在胎紋磨損感測器之光電元件可以是顏色感知器，亦可以是紅外線感知器。在第一較佳實施例之胎紋磨損感測器是以顏色感知器為光電元件，當偵測到輪胎因磨耗而顯露出的顏色層時即產生一磨耗訊號並傳送至控制盒；而在第二較佳實施例之胎紋磨損感測器是以紅外線感知器為光電元件，利用黑色會吸收紅外線之原理，當輪胎磨耗至非黑色之顏色層時，此時原被黑色的輪胎胎紋所吸收的紅外線得以反射，紅外線感知器中之接收器即接收到經由顏色層所反射而來的紅外線，此時即產生一磨耗訊號並傳送至控制盒。

在本創作之實施例中，控制盒係裝配於駕駛室內，可單獨設 置或整合於行車電腦中或與警示裝置整合為一體，其包含感測器接收端電路、脈波計時器、控制單元。感測器接收端電路係用以接收胎紋磨損感測器所傳送之磨耗訊號並輸入控制單元；脈波計時器係用以確認於設計時間內磨耗訊號是否持續不變，以避免誤判；控制單元係接收感測器接收端電路及脈波計時器訊號，為避免誤判，更參考車輛原有之輪速感知器訊號，經由控制運算處理後若判定為需警示駕駛人，則傳送一作動訊號驅動警示裝置。

在本創作之實施例中，警示裝置係裝配於駕駛室儀錶板，其包含警示燈及警示蜂鳴器或音效，當控制盒傳送一作動訊號驅動警示裝置時，此時警示燈將亮起，警示蜂鳴器或音效並同時響起，以達到提醒或警告駕駛人更換該輪胎之目的。

10‧‧‧車輪

20‧‧‧輪胎

21‧‧‧胎紋

22‧‧‧胎面磨耗指示點

23‧‧‧胎紋溝槽

24‧‧‧環狀磨損顏色層

30‧‧‧輪圈

40‧‧‧胎紋磨損感測器

41‧‧‧顏色感知器

42‧‧‧紅外線感知器

50‧‧‧控制盒

51‧‧‧感測器接收端電路

52‧‧‧控制單元

53‧‧‧脈波計時器

60‧‧‧警示裝置

61‧‧‧警示燈

62‧‧‧警示蜂鳴器或音效

70‧‧‧避震器

71‧‧‧支架

80‧‧‧輪速感知器

90‧‧‧汽車匯流排電路

第1圖係本創作組件位置之全車立體剖視圖。

第2圖係本創作組件位置之全車側面透視圖。

第3圖係本創作架構之系統方塊圖。

第4圖係本創作之環狀磨損顏色層輪胎剖面示意圖。

第5圖係現行使用之一般輪胎剖面示意圖。

第6圖係本創作第一較佳實施例(以顏色感知器偵測)之磨耗前示意圖。

第7圖係本創作第一較佳實施例(以顏色感知器偵測)之磨耗後示意圖。

第8圖係本創作第二較佳實施例(以紅外線感知器偵測)之磨 耗前示意圖。

第9圖係本創作第二較佳實施例(以紅外線感知器偵測)之磨耗後示意圖。

本創作之輪胎胎紋偵測及警示系統，其組件安裝及配置請參照第1、2圖，本創作之實施例以4輪之車輛解說，但實際可為1輪或以上之車輛所應用，其系統包含一輪胎20，裝置於車輪10之輪圈30上，一至少與車輪10數相同之複數個並裝配於輪胎20上方與輪胎胎面垂直之胎紋磨損感測器40，一裝配於駕駛室內接收胎紋磨損感測器40之磨耗訊號並處理運算後輸出作動訊號的控制盒50，一裝配於儀錶板可以燈光及聲音提醒或警告駕駛人的警示裝置60。

本創作之實施例作用說明請參照第3、4圖，本創作系統由各胎紋磨損感測器40負責偵測輪胎20的磨耗情形，當各胎紋磨損感測器40有其一偵測到輪胎20之胎紋21已磨耗至環狀磨損顏色層24或胎面磨耗指示點22之磨耗極限(目前規範為1.6公釐)時，則該胎紋磨損感測器40即傳送磨耗訊號給裝配於駕駛室內的控制盒50之感測器接收端電路51，並輸入至控制單元52，為避免造成誤判，本實施例需確認車輪10是否有轉動且磨耗訊號是否於設計時間內均為持續未中斷，因此本實施例於控制盒50內部設計有脈波計時器53，並參考車輛原有輪速感知器80之輪速訊號且由汽車匯流排電路90輸入控制盒50之控制單元52，當控制盒50之控制單元52確認同時有持續未中斷的磨耗訊號及車輪10的輪速訊號時，即判定輪胎20的胎紋21已磨耗至極限，此時控制單元52傳送出一作動訊號給裝配於儀錶板的警示 裝置60，警示裝置60接收到作動訊號後即驅動所屬之警示燈61亮燈及警示蜂鳴器或音效62發出聲響，以達到主動提醒及警告駕駛人需更換該輪胎20的功能。

請參照第6、8圖，在本創作之實施例中，胎紋磨損感測器40係光電元件及電子電路所組成，裝配於輪胎20上方並與胎面垂直，且以支架71固定於避震器70，使偵測距離不隨車身高低起伏而改變，以確保系統的可靠度，且為因應駕駛人對輪胎20規格及胎紋21厚度需求之不同，胎紋磨損感測器40具有依胎面磨耗指示點22為基準的歸零調整功能，而光電元件可以是顏色感知器41，亦可以是紅外線感知器42，因此在本創作之實施例中，依胎紋磨損感測器40之光電元件不同，可以有第一較佳實施例與第二較佳實施例，並於以下說明。

請參照第6圖，為本創作第一較佳實施例，胎紋磨損感測器40之光電元件係使用顏色感知器41，搭配使用於埋設有環狀磨損顏色層24之輪胎20，環狀磨損顏色層輪胎及一般輪胎之不同請參閱第4、5圖。環狀磨損顏色層24之輪胎20說明請參閱第4圖，該輪胎20是以胎紋溝槽23內之胎面磨耗指示點22向輪胎20中心退縮一設計深度，並以輪胎20中心為圓心，以胎面磨耗指示點22為外徑，以所退縮之設計深度為內徑，以繞成一具有厚度之環狀色層設計，並將此具有厚度之環狀色層設計以特定單一顏色區別且可使顏色感知器41所辨識，即為本創作之環狀磨損顏色層24之輪胎20。在第一較佳實施例中，請參閱第6圖，當環狀磨損顏色層24之輪胎20尚未磨耗至極限時，環狀磨損顏色層24即被包覆而未顯露，顏色感知器41未偵測到該設計顏色而未產生有任何磨耗訊號，再請參閱第7圖，當環狀磨損 顏色層24之輪胎20磨損至極限時，此時環狀磨損顏色層24因磨耗而顯露出來，顏色感知器41亦偵測到該設計顏色而產生出一磨耗訊號並傳送至控制盒50。

請參照第8圖，為本創作第二較佳實施例，胎紋磨損感測器40之光電元件係使用紅外線感知器42，因紅外線感知器42係以本身之接收器是否有接收到經由顏色層所反射而來的紅外線為判定胎紋21是否已磨耗至極限，且因輪胎20的黑色胎紋21有吸收紅外線的特性，可搭配使用於環狀磨損顏色層24之輪胎20。在第二較佳實施例中，請參閱第8圖，當輪胎20之胎紋21尚未磨耗至極限時，紅外線感知器42中之紅外線發射器向胎紋21發射一紅外線，此時胎紋21尚未磨耗至極限，故黑色的胎紋21可將紅外線吸收而使紅外線未反射至紅外線感知器42中之紅外線接收器，而紅外線接收器因沒有接收到反射回來的紅外線，因此紅外線感知器42未產生有任何磨耗訊號，再請參閱第9圖，當輪胎20之胎紋21磨損至極限時，紅外線感知器42中之紅外線發射器向胎紋21發射一紅外線，此時胎紋21已磨耗至極限並顯露出顏色層，故可將原被吸收的紅外線反射至紅外線感知器42中之紅外線接收器，而紅外線接收器因接收到反射回來的紅外線，因此紅外線感知器42產生一磨耗訊號並傳送至控制盒50。

綜上所述，本創作是一能隨時檢測輪胎20之胎紋21的磨耗情形，並能於輪胎20之胎紋21磨耗至極限時能主動的提醒或警告駕駛人更換該輪胎20，以彌補駕駛人因其習慣性及惰性而疏忽於保養檢查輪胎20之情形。

10‧‧‧車輪

20‧‧‧輪胎

30‧‧‧輪圈

40‧‧‧胎紋磨損感測器

50‧‧‧控制盒

60‧‧‧警示裝置

Claims (7)

1. 一種輪胎胎紋偵測及警示系統，用以偵測輪胎胎紋磨耗並主動提醒或警告駕駛人，其包括：一裝置於車輪之輪圈上的輪胎，其係一環狀磨損顏色層輪胎，輪胎上方裝配一胎紋磨損感測器並與輪胎胎面垂直，以隨時偵測輪胎胎紋之磨耗情形；一裝配於輪胎上方並與輪胎胎面垂直，且以支架固定於避震器的胎紋磨損感測器；一裝配於駕駛室以接收胎紋磨損感測器磨耗訊號並處理運算後輸出作動訊號的控制盒；一裝配於儀錶板可以聲光提醒或警告駕駛人的警示裝置；當車輛其中一輪胎胎紋磨損感測器偵測到輪胎胎紋磨耗至極限時，胎紋磨損感測器即傳送一磨耗訊號給控制盒，控制盒接收到磨耗訊號後再參考輪速感知器及脈波計時器並經判定成立後即發送作動訊號給警示裝置，警示裝置即以警告燈及聲音提醒或警告駕駛人更換該輪胎。
2. 如請求項1之系統，其中一胎紋磨損感測器至少與車輪數相同之複數個並裝配於輪胎上方與輪胎胎面垂直，並以支架固定於避震器，使偵測距離不隨車身高低起伏而改變，以確保系統的可靠度，且為因應駕駛人對輪胎規格及胎紋厚度需求之不同，胎紋磨損感測器具有依胎面磨耗指示點為基準的歸零調整功能。
3. 如請求項1之系統，其中一胎紋磨損感測器可以是使用顏色感知器為光電元件搭配使用於環狀磨損顏色層輪胎，當環狀磨損顏色層輪胎磨損至極限時，此時環狀磨損顏色層因磨耗而顯露出來，顏色感知器偵測到該設計顏色後而產生出一磨耗訊號。
4. 如請求項1之系統，其中一胎紋磨損感測器亦可以是使用紅外線感知器為光電元件，可搭配使用於環狀磨損顏色層輪胎，當輪胎胎紋磨損至極限時，使原被黑色的胎紋所吸收的紅外線得以反射，紅外線感知器接收到自身所 發射的紅外線反射訊號而產生一磨耗訊號。
5. 如請求項1之系統，其中一環狀磨損顏色層輪胎是以胎面磨耗指示點向輪胎中心退縮一設計深度，並以輪胎中心為圓心，以胎面磨耗指示點為外徑，以所退縮之設計深度為內徑，以繞成一具有厚度之環狀色層設計，並將此具有厚度之環狀色層設計以特定單一顏色區別且可使顏色感知器所辨識，即為本創作之環狀磨損顏色層輪胎。
6. 如請求項1之系統，其中一控制盒包含感測器接收端電路、控制單元、脈波計時器，其可單獨設置或整合於行車電腦中或與警示裝置整合為一體。
7. 如請求項1之系統，其中一警示裝置包含警示燈、警示蜂鳴器或音效，其中警示燈可顯示一個或與至少與車輪數相同之複數個。